Meereis-Minimum: Anhaltend niedriger Luftdruck bremst den Eisrückgang in der Arktis

16. September 2021

Im September endet die sommerliche Meereisschmelze in der Arktis. Das heißt, die Meereisdecke erreicht an einem bestimmten Tag des Monats ihre geringste Ausdehnung des Jahres und beginnt im Anschluss wieder zu wachsen, weil das Oberflächenwasser aufs Neue gefriert. Polar- und Klimaforschende aus aller Welt beobachten mit großem Interesse, wie viel Meereis in jedem Jahr den Sommer übersteht. Über einen langen Zeitraum betrachtet verrät das sogenannte September-Minimum nämlich, ob die arktische Meereisfläche insgesamt schrumpft, wächst oder aber in etwa gleichbleibt. Das Meereis-Minimum ist auf diese Weise zu einem wichtigen Indikator des globalen Klimawandels avanciert. Die Arbeitsgruppe I des Weltklimarates IPCC betonte erst vor wenigen Wochen bei der Vorstellung ihres 6. Weltklimaberichtes, dass die September-Ausdehnung des arktischen Meereises in den zurückliegenden vier Jahrzehnten um 40 Prozent zurückgegangen sei und damit eines der stärksten Anzeichen für den Klimawandel darstelle.

In diesem Jahr hat die Sommerwärme dem arktischen Meereis etwas verhaltener zugesetzt als in den zurückliegenden fünf Jahren. Bis zum derzeitigen Ende der Schmelzsaison am 12. September 2021 schrumpfte die arktische Meereisdecke auf eine Gesamtfläche von 4,81 Millionen Quadratkilometer. Das waren 1,54 Millionen Quadratkilometer mehr als im bisherigen Negativrekord-Jahr 2012. Damals erfassten die Forschungssatelliten eine Restfläche von 3,27 Millionen Quadratkilometern. Das arktische Meereisminimum 2021 reiht sich somit auf Platz 12 der Negativliste für die Absolutwerte ein (Tabelle 1).

In den täglichen Eisdaten zeigt sich der moderate Meereisrückgang des Sommers 2021 besonders mit Beginn des Monats Juli (Abb.1). Hier schwenkt die Eisausdehnung auf einen Wert am unteren Rand der zweifachen Standardabweichung der Jahre 1981 - 2010 ein (grau hinterlegter Bereich in der Abb.1) und liegt deutlich oberhalb der letzten Minimumjahre. Der erwartete Monatsmittelwert für September 2021 liegt voraussichtlich bei 5 +/- 0,2 Millionen km² (Abb. 2).

Kein Anzeichen einer Erholung

„Von einer Erholung des arktischen Meereises kann trotz dieses vergleichsweise moderaten Eisrückgangs keine Rede sein“, sagt Prof. Dr. Christian Haas, Leiter der Sektion Meereisphysik am Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung. „Zum einen liegt auch das aktuelle Meereisminimum weit unter den Werten, wie wir sie noch aus den 1990er und 2000er Jahren kennen. Das heißt, es bestätigt den starken Abnahmetrend der Eisausdehnung von etwa 12,7 Prozent pro Dekade. Zum anderen belegen sowohl Satellitenmessungen als auch Vor-Ort-Beobachtungen etwa aus der Wandelsee im Nordosten Grönlands sowie aus der Beaufortsee, dass die Eisdicke abnimmt und die Meereiskonzentration in beiden Regionen außerordentlich gering ist. Vielerorts gibt es zwischen den Eisschollen große Flächen offenen Wassers“, erläutert der Experte.

Seiner Ansicht nach zeige die aktuelle Eisverteilung vielmehr aufs Neue, wie variabel die Meereis-Entwicklung ist und welche regionalen Unterschiede von Jahr zu Jahr auftreten können. Ähnliche Sprünge in der verbleibenden Gesamteisfläche hat es bislang zum Beispiel von 2012 zu 2013 oder aber auch von 1995 zu 1996 gegeben. Zu den regionalen Besonderheiten des Jahres 2021 zählt die Tatsache, dass in diesem Sommer in der westlichen Arktis vergleichsweise viel Eis erhalten geblieben ist, während die Laptewsee die größten Eisverluste seit Beginn der Satellitenmessungen im Jahr 1979 verzeichnete. In der Grönlandsee schmolz ebenfalls viel Eis, sodass sich die Eiskante in dieser Meeresregion weit nach Norden zurückzog und die Grönlandsee Anfang September nahezu eisfrei war. Gänzlich neu ist dieses Phänomen jedoch nicht. Im Jahr 2002 dokumentierten die Satelliten ähnlich wenig Eis in der Grönlandsee.

Ein stabiles Tiefdrucksystem bremst die Schmelze, Winde verteilen das Eis
 
Ausschlaggebend für die verlangsamte Eisschmelze in diesem Sommer war langanhaltender niedriger Luftdruck in der zentralen Arktis (Abb. 4). „Seine Existenz hat vor allem im Juni und Juli den Einstrom warmer Luftmassen in die zentrale Arktis verhindert und die Meereissituation stabilisiert. Im August hat sich dann über dem europäischen Teil der Arktis ein Hochdrucksystem etabliert, das Tiefdrucksystem verlagerte sich hingegen in die Beaufortsee, was dort Temperaturen von 2 bis 3 Grad Celsius unterhalb des langjährigen Mittels zur Folge hatte. Diese vergleichsweise kalte Luft verhinderte das Schmelzen des Eises, obwohl die Eiskonzentration in dieser Region teilweise sehr niedrig war”, sagt AWI-Klimatologin Dr. Monica Ionita-Scholz.

Die vergleichsweise lange Dominanz tiefen Luftdrucks führte auch dazu, dass die Lufttemperaturen nördlich von 70 Grad Nord über den gesamten Sommer betrachtet im Mittel nur 1 bis 2 Grad Celsius über dem langfristigen Mittel von -2 bis +2 Grad Celsius lagen. “Zum Vergleich: Im Sommer 2020 verzeichneten wir Lufttemperatur-Unterschiede von 5 bis 6 Grad Celsius in zentralen Bereichen des Arktischen Ozeans“, erläutert die AWI-Forscherin.

Das Tiefdrucksystem ist zudem der Grund für die auffallend geringe Eiskonzentration in der westlichen Arktis, vor allem aber in der Beaufortsee. „An den Rändern eines solchen Tiefdrucksystems wehen Winde, die das Meereis gegen den Uhrzeigersinn auseinandertreiben und es weiträumig verteilen. Genau diesen Prozess konnten wir insbesondere im August in der Beaufortsee beobachten“, sagt Christian Haas.

Vor der Nordküste Alaskas schmolz derweil dickes mehrjähriges Eis, welches im Frühjahr durch den windgetriebenen Beaufortwirbel Richtung Küste gedrückt worden war. Das Verschwinden dieser großen Menge alten Meereises dürfte dazu beigetragen haben, dass der ohnehin schon geringe Anteil des dicken Eises in der Arktis weiter abgenommen hat, so der AWI-Experte. Einen detaillierten Überblick über die Dicken- und Altersverteilung des verbliebenen Meereises werden die AWI-Meereiswissenschaftler jedoch erst im Oktober erhalten, wenn alle Schmelztümpel auf dem Eis erneut gefroren und die Meereisdickenmessungen des CryoSat-2-Satelliten wieder zuverlässig sind. Eine Analyse seiner Messdaten im April 2021 hatte einen neuen Negativ-Rekord des Eisvolumens zum Sommeranfang ergeben.

Erwähnenswert sind an dieser Stelle auch Meereisanalysen US-amerikanischer Wissenschaftler, die zeigen, dass die Meereisschmelze in diesem Jahr insbesondere in der Laptewsee, in der Karasee, in der Barentssee sowie in einigen Regionen vor der Ostküste Kanadas mehr als einen Monat früher eingesetzt hat als im langfristigen Mittel der Jahre 1981 bis 2010 (Abb. 5). Diese Entwicklung dürfte die Eisverluste in den Randmeeren des Arktischen Ozeans beschleunigt haben.


Nordostgrönland: 40 Minuten Flugzeit bis zur Eiskante

Der auffallend hohe Eisrückgang vor der Nordostküste Grönlands hatte unmittelbare Auswirkungen auf die flugzeuggestützte IceBird-Sommer-Messkampagne der AWI-Meereisgruppe in dieser Region. „Während wir in früheren Jahren schon kurz nach dem Start unseres Flugzeuges an Station Nord mit den Meereisdicken-Messungen über der Wandelsee beginnen konnten, weil wir uns bereits direkt über dem Eis befanden, mussten wir diesmal knapp 40 Minuten lang über viel offenes Wasser fliegen, bevor wir die Eiskante erreichten“, berichtet AWI-Meereisphysiker Dr. Jakob Belter.

Dieser lange Anflug kostete nicht nur wertvolle Flugzeit, die das Team für Messungen verplant hatte; Jakob Belter zeigte sich auch persönlich überrascht vom Ausmaß der lokalen Meereisschmelze: „Wenn man bedenkt, dass unser Start- und Landeplatz Station Nord auf 81,6 Grad nördlicher Breite liegt, dann geht man unter normalen Umständen nicht davon aus, nochmals mehr als eine halbe Stunde fliegen zu müssen, bevor die Arbeit beginnen kann“, berichtet er nach Abschluss der Messkampagne.

Die offenen Wasserflächen vor der Nordostküste Grönlands gehörten zur sogenannten Wandelsee-Polynja (Foto 1). Sie entsteht vornehmlich im Sommer, wenn starke ablandige Winde das Meereis vor der Nordostküste Grönlands von der Küste wegschieben. Im vergangenen Jahr hatte eine extrem große Wandelsee-Polynja dem Forschungseisbrecher Polarstern auf dem letzten Fahrtabschnitt seiner MOSAiC-Expedition eine leichte und zügige Fahrt zum Nordpol ermöglicht. In diesem Jahr fiel dieses Sommer-Phänomen etwas kleiner aus. Dennoch, so berichten Jakob Belter und seine AWI-Kollegin Dr. Gerit Birnbaum, waren vor allem die Eisschollen in der Eisrandzone großflächig von Schmelztümpeln überzogen und vielerorts so stark durchlöchert, dass man sie kaum noch als Schollen bezeichnen konnte.

Je weiter die Messflüge dann Richtung Norden führten, desto dichter wurde auch die Eisfläche. Allerdings betrug die mittlere Dicke des vermessenen Meereises gerade einmal 1,71 Meter. Dieser Wert entspricht mit Blick auf die IceBird-Sommer-Langzeitstatistik einem neuen Negativrekord, wie Jakob Belter hier für das Meereisportal berichtet. Im Gegensatz dazu, wich die am häufigsten gemessene (modale) Eisdicke (1,47 Meter) kaum von den Werten der letzten Jahre ab. “Daraus schließen wir, dass das am Ende der Transpolar-Drift im Sommer 2021 gemessene Eis vergleichsweise wenig Deformation erfahren hat, was für aktuell laufende Studien von großer Relevanz ist”, erläutert der AWI-Forscher.

Auch das alte Meereis zeigt Spuren des Zerfalls

Die AWI-Meereisbiologen Dr. Hauke Flores und Dr. Nicole Hildebrandt verbrachten die letzten Wochen des arktischen Sommers 2021 an Bord des schwedischen Forschungseisbrechers „Oden“. Die Expedition "Synoptic Arctic Survey" führte das Schiff und seine wissenschaftliche Besatzung von Spitzbergen aus zunächst in das Nansen- und das Amundsen-Becken, anschließend zum Nordpol und von dort über den Lomonossow-Rücken hinweg in das Kanada-Becken und in die Gewässer nördlich Grönlands. „Auf den 13 bisher beprobten Eisstationen haben wir überwiegend zweijähriges Meereis angetroffen. Dessen Eisdicke lag zwischen 1,50 und 2 Metern“, berichtet Hauke Flores in einer E-Mail von Bord des Schiffes.

Im Gebiet nördlich Grönlands stießen die Forschenden auf mehrjähriges Eis mit einer Dicke von bis zu drei Metern. „Auch dieses noch relativ dicke und alte Eis zeigt uns die rasante Veränderung der Arktis überdeutlich. 40 bis 60 Prozent seiner Oberfläche waren mit Schmelztümpeln bedeckt. Außerdem beobachten wir, wie es große Flocken organischen Materials freisetzte, die vor Jahren einmal an der Eisunterseite gewachsen waren“, schreibt Hauke Flores. Er und sein Team sammelten biologische und biogeochemische Proben dieses Eises. „Dieses Material bildet die Grundlage, auf der wir den schnellen Wandel des arktischen Ökosystems dokumentieren und verstehen können und womöglich tragen die Eisproben eines Tages dazu bei, ein Archiv zur Biodiversität der "alten" Arktis aufzubauen”, sagt der Meereisbiologe.

Diese vielen unterschiedlichen Indizien sprechen für AWI-Meereisforscher Christian Haas dafür, dass der Wandel der Arktis weiter voranschreitet, auch wenn es in diesem Sommer keinen dramatischen Rückgang der Meereisfläche gegeben hat. “Es besteht kein Grund zur Entwarnung. Wir haben eindrücklich die unterschiedlichen Einflüsse von Schmelzen und Drift auf die Meereisfläche und -dicke gesehen, und insgesamt sind die Zeichen der Klimaerwärmung in der Arktis anhand dieser Merkmale gemeinsam sichtbar”, fasst er die Schmelzsaison 2021 zusammen.

Diese Schlussfolgerung kann Christian Haas nicht nur mit Daten, sondern auch mit lang zurückreichenden persönlichen Eindrücken aus der Arktis untermauern. Er gehörte zu jenem Wissenschaftlerteam, welches auf den Monat genau vor 30 Jahren (7. September 1991) die ersten AWI-Meereisdickenmessungen in der Arktis durchführte – auf der ersten Fahrt des deutschen Forschungseisbrechers Polarstern zum Nordpol. “Damals war das ebene, unverformte Eis am Nordpol im Mittel 2,86 Meter dick – also ungefähr doppelt so dick wie heute”, erinnert er sich.


Kontakt:
Prof. Dr. Christian Haas
Dr. Monica Ionita-Scholz
Dr. Lars Kaleschke
Dr. Gunnar Spreen
Dr. Klaus Grosfeld
Dr. Renate Treffeisen
Dr. Jakob Belter

Text: Sina Löschke, Wissenschaftsautorin (www.schneehohl.net)

Haben Sie Fragen?
info(at)meereisportal.de